CN201059947Y - 数字式长度测量器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种数字式长度测量器，包括：外壳(1)，设在外壳顶部的显示装置(2)，设在外壳(1)内部的电源模块(13)，设在外壳(1)内部的线轴(5)，与线轴端部相连并可随线轴一起转动的把手(3)，缠绕在线轴上的测量线(12)，信号采集装置(6)，接收脉冲信号的信号处理单元(16)，信号处理单元的输入端与信号采集装置的输出端相连，信号处理单元的输出端与显示装置的输入端相连。本实用新型具有成本低，携带方便，精度较高，可量范围较大，易于读数，可以测量折线，曲线，和不规则周长等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采用光学方法为特征的计量设备，进一步涉及一种数字式长度测量器。
背景技术
随着社会的不断进步，科学技术在人们生活中的作用越发重要。我们知道，科学技术的基础是物理信号的有效、及时和高精度的测量。一切科学活动和科学研究都建立在此基础之上，长度是我们平时涉及到最频繁的物理量之一，所以如何能够快速准确的测量出长度变得非常重要。随着科技的发展，我们已经有了许多高精度，微距离，大量程测量的高科技测量仪器，比如纳米测量仪，激光测量仪，光学测量仪等。但是这些测量仪器成本很高，大都用于很高精度的实验或研究过程中，在一般的基础测量过程中，不可能得到普遍的应用。在我们平时进行一般测量时，以往的测量仪器虽然能满足基本的要求，但是存在以下不足：(1)我们测量时遇到的距离跨度有时会很大，从几厘米到上百米，以往的测量仪器很难同时满足高精度和大的测量范围；(2)对于中长距离的测量，以往的测量仪器体积大，较重，测量人员在使用时携带很不方便；(3)以往的测量仪器大多将刻度直接标在测量仪器上，随着使用时间的增长，刻度会磨损，影响读数。加上生产时的误差存在，会使得长距离测量仪器的精度降低；(4)以往的测量仪器，如皮尺、直尺等，测量仪器的材料柔性都不是很好，体积较大，所以只适合测量直线距离，再多折线，曲线，和不规则周长测量时都很不方便，且精度大大降低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种成本低，携带方便，精度较高，可量范围较大，易于读数，可以测量折线，曲线，和不规则周长的测量仪器。
本实用新型涉及的测量器包括：外壳1，设在外壳顶部的显示装置2，设在外壳1内部的电源电源模块13，设在外壳1内部的线轴5，与线轴端部相连并可随线轴一起转动的把手3，缠绕在线轴上的测量线12，信号采集装置6，接收脉冲信号的信号处理单元16，信号处理单元16的输入端与信号采集装置6的输出端相连，信号处理单元16的输出端与显示装置2的输入端相连。
上述信号采集装置6包括：与测量线摩擦接触的滑轮11，在滑轮11带动下旋转的齿形盘，在齿形盘转动时发出脉冲信号的光栅传感器10。
上述信号处理单元16包括：脉冲整形电路7，将光栅传感器输出的脉冲整形为标准的方波信号；脉冲识别电路8，判断信号是放线还是收线产生的脉冲；微处理器9，对脉冲信号的计数，计算出测量的距离值。
上述脉冲整形电路7由施密特触发器构成；上述脉冲识别电路8由两个D触发器构成；上述微处理器9为单片机。
上述显示装置2可以是LED或LCD。
为了携带和操作方便，进一步还可以包括：位于测量线末端的拉环4，位于外壳上的数据存储/读取装置按键14和电源开关按键15。
为了防止测量线脱离滑轮11，还可以包括一个位于在测量线12与滑轮11之间的橡胶垫，对测量线12进行预夹紧，使测量线12不会脱离滑轮11。
测量时，通过放线收线的动作，带动齿盘转动，光栅传感器发出脉冲信号，输出至信号处理单元，经脉冲整形电路变为标准的方波信号，通过脉冲识别电路判断出是放线还是收线产生的脉冲，将脉冲信号输入微处理器，微处理器通过对脉冲信号的计数，计算出测量的距离值，显示单元的输入端与信号处理电路相连，用以显示测量得到距离值。
本实用新型所涉及的数字式长度测量器具有如下优点：
(1)能够自动，实时的显示所测的距离值，并采用光栅传感器测量齿盘的转动，然后换算出相应的距离值，有很高的精度。
(2)本实用新型所使用的测量线可以随意弯曲，使得该测量器不仅可以测量直线长度，还可用于非直线，不规则周长等的测量。
附图说明
下面参照附图和具体实施方式对本实用新型进行更详细的说明。其中：
图1是本实用新型的结构图；
图2是本实用新型的原理框图；
图3是本实用新型的传感器信号采集电路原理图；
图4是本实用新型的脉冲整形电路原理图；
图5是本实用新型的信号识别电路原理图；
具体实施方式
对照图1，数字式长度测量器包括：外壳1，设在外壳顶部的显示装置2，设在外壳1内部的电源15，设在外壳1内部的线轴5，与线轴端部相连并可随线轴一起转动的把手3，缠绕在线轴上的测量线12，信号采集装置6，接收脉冲信号的信号处理单元16，信号处理单元16的输入端与信号采集装置6的输出端相连，信号处理单元16的输出端与显示装置2的输入端相连；位于测量线末端的拉环4，位于外壳1顶端的数据存储/读取装置按键14和电源开关按键15，位于测量线12与滑轮11之间的橡胶垫，对测量线12进行预夹紧，使测量线不会脱离滑轮。
对照图2，信号采集电路主要由光栅传感器组成，光栅传感器采集到的距离信号转换为数字脉冲信号后传递给施密特触发器。施密特触发器将数字脉冲信号进行整形，整形以后的脉冲信号变成标准的方波信号传送到D触发器上。D触发器根据方波信号判断是收线还是放线，当放线时，D触发器的收线脉冲信号将被屏蔽，放线信号打开(CD1＝0，CD2＝1)，当收线时，触发器上的放线信号将屏蔽，收线信号打开(CD1＝1，CD2＝0)。D触发器通过两个外部终端将信号传送给单片机。单片机分别记录收线和放线脉冲实现对脉冲个数的加减记数，将脉冲个数换算成实际长度存储到存储器中并经过LED七段显示器将实际距离显示出来。上述的光栅传感器，施密特触发器，D触发器，单片机，数码显示器等均可在市场上购买相应的芯片或模块，在此不做详细描述。
对照图3，传感器信号采集电路实现将距离信号转换为数字脉冲信号，以供CPU运算处理，传感器采用光栅传感器，在拉线和收线过程中，码盘会分别向两个方向旋转，相应的光栅传感器会发出两个方向的数字脉冲信号。输出脉冲个数为码盘旋转过的齿数，将一个齿旋转所走的距离与传感器采集到的齿数相乘即为实际测量的距离。每输出一个脉冲，发光二极管触发反接着的两个JFET，产生两路相反的脉冲信号传递给施密特触发器。当正转时，OUT1输出正信号，OUT2输出反信号；当反转时，OUT1输出反信号，OUT2输出正信号。
对照图4，两个施密特触发器，其接线方式相同。施密特触发器属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用。当输入信号达到某一电压值时，输出电压会发生突变。所以该触发器的作用是将信号采集装置输出的脉冲信号进行整形，把脉冲信号变成标准的方波，同时滤除干扰信号。
对照图5，本实用新型的信号识别电路原理如下：施密特触发器将经过整形的方波信号传送给D触发器。当收线时，IN1有效时，使得U3A输入时钟脉冲信号有效，U3A开始工作，OUT1输出有效信号，从而单片机产生INT0中断，IN1有效时同时给U3B的CD端置位，使得U3B清零，不能工作；当收线时，IN2有效时，使得U3B输入时钟脉冲信号有效，U3B开始工作，OUT2输出有效信号，从而单片机产生INT1中断，IN2有效时同时给U3A的CD端置位，使得U3B清零，不能工作。
本实用新型的微处理器运行的主程序流程如下：上电复位后，首先初始化微处理器，中断，输入接口，输出接口和LED显示。然后判断是否有中断信号输入，如果没有信号输入，则等待。如果有中断的信号输入，则判断是正向脉冲还是反向脉冲。(正向脉冲对应拉线过程，反向脉冲对应收线过程)然后对脉冲个数进行计数，每收到一个正向脉冲计数值加1，每收到一个反向脉冲计数值减1。然后根据得到计数值，换算成实际的距离测量值，并判断是否超出测量范围，最后将测得的距离值用LED显示出来。
Claims (10)
1.一种数字式长度测量器，其特征在于，包括：外壳(1)，设在外壳顶部的显示装置(2)，设在外壳(1)内部的电源模块(13)，设在外壳(1)内部的线轴(5)，与线轴端部相连并可随线轴一起转动的把手(3)，缠绕在线轴上的测量线(12)，信号采集装置(6)，接收脉冲信号的信号处理单元(16)，信号处理单元的输入端与信号采集装置的输出端相连，信号处理单元的输出端与显示装置的输入端相连。
2.如权利要求1所述一种数字式长度测量器，其特征在于，所述信号采集装置包括：与测量线摩擦接触的滑轮(11)，在滑轮(11)带动下旋转的齿形盘，在齿形盘转动时发出脉冲信号的光栅传感器(10)。
3.如权利要求1所述一种数字式长度测量器，其特征在于，所述信号处理单元(16)包括：
脉冲整形电路(7)，将光栅传感器输出的脉冲整形为标准的方波信号；
脉冲识别电路(8)，判断信号是放线还是收线产生的脉冲；
微处理器(9)，对脉冲信号的计数，计算出测量的距离值。
4.如权利要求2所述一种数字式长度测量器，其特征在于，所述脉冲整形电路(7)由施密特触发器构成。
5.如权利要求2所述一种数字式长度测量器，其特征在于，所述脉冲识别电路(8)由两个D触发器构成。
6.如权利要求2所述一种数字式长度测量器，其特征在于，所述微处理器(9)为单片机。
7.如权利要求1所述一种数字式长度测量器，其特征在于，所述显示装置(2)可以是LED或LCD。
8.如权利要求1至6任何一项所述一种数字式长度测量器，其特征在于，还包括：位于测量线末端的拉环(4)。
9.如权利要求1至6任何一项所述一种数字式长度测量器，其特征在于，还包括：数据存储/读取装置按键(14)和电源开关按键(15)；
10.如权利要求1至6任何一项所述一种数字式长度测量器，其特征在于，还包括一个位于在测量线与滑轮(11)之间的橡胶垫，对测量线进行预夹紧，使测量线不会脱离滑轮。
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| CN103913105A (zh) * | 2013-01-09 | 2014-07-09 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 大直径o形圈直径测量工具 |
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